JP2024060607A - Surface emitting laser device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

【課題】内部ストレスを減少させ、かつ信頼性を向上させた面発光レーザー装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】面発光レーザー装置Z1は、第1の反射層11、活性発光層12、第2の反射層13及び電流制限層14を含む。活性発光層は、第1の反射層と第2の反射層の間に位置し、レーザービームを生成するためである。電流制限層は、活性発光層の上方又は下方に位置する。電流制限層は半導体層であり、且つ、電流制限層のエネルギーバンドギャップは活性発光層のエネルギーバンドギャップよりも大きい。【選択図】図1[Problem] To provide a surface-emitting laser device with reduced internal stress and improved reliability, and a manufacturing method thereof. [Solution] A surface-emitting laser device Z1 includes a first reflective layer 11, an active light-emitting layer 12, a second reflective layer 13, and a current limiting layer 14. The active light-emitting layer is located between the first reflective layer and the second reflective layer for generating a laser beam. The current limiting layer is located above or below the active light-emitting layer. The current limiting layer is a semiconductor layer, and the energy band gap of the current limiting layer is larger than the energy band gap of the active light-emitting layer. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、面発光レーザー装置及びその製造方法に関するものであり、特に、垂直共振チャンバー面発光レーザー装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface-emitting laser device and a manufacturing method thereof, and in particular to a vertical cavity chamber surface-emitting laser device and a manufacturing method thereof.

既存の垂直共振チャンバー面発光レーザーにおいては、通常、イオン注入または湿式酸化のプロセスを利用して、上部ブラッグ反射器内に高抵抗値の酸化層やイオン注入領域を形成し、電流の流れる領域を制限する。しかし、イオン注入や熱酸化のプロセスで電流制限の酸化層やイオン注入領域を形成することは、コストが高く、孔径サイズが容易に制御できない。 In existing vertical cavity chamber surface emitting lasers, ion implantation or wet oxidation processes are usually used to form a high resistance oxide layer or ion implantation region in the top Bragg reflector to limit the area through which current flows. However, forming a current limiting oxide layer or ion implantation region through ion implantation or thermal oxidation processes is costly and the hole size is not easily controllable.

さらに、酸化層と上部ブラッグ反射器を形成する半導体材料との間には、格子不整合度及び熱膨張係数の違いが大きく、これにより、垂直共振チャンバー面発光レーザーがアニール後に内部ストレスで破壊し易く、製造歩留まりを低下させる原因となる。また、部品の内部ストレスは、部品寿命を短縮させるとともに、光出力特性と信頼性も低下させる。 Furthermore, there is a large difference in lattice mismatch and thermal expansion coefficient between the oxide layer and the semiconductor material forming the top Bragg reflector, which makes the vertical cavity chamber surface emitting laser susceptible to destruction due to internal stress after annealing, resulting in a decrease in manufacturing yield. Internal stress in the components also reduces the component life and reduces the light output characteristics and reliability.

本発明が解決しようとする技術課題は、既存の技術における不足を補うために、面発光レーザー装置及びその製造方法を提供することであり、これにより面発光レーザー装置の内部ストレスを減少させ、かつ面発光レーザー装置の信頼性(reliability)を向上させる。 The technical problem that the present invention aims to solve is to provide a surface-emitting laser device and a manufacturing method thereof to make up for the shortcomings of existing technology, thereby reducing the internal stress of the surface-emitting laser device and improving the reliability of the surface-emitting laser device.

上述の技術課題を解決するために、本発明で採用される1つの技術方案として、面発光レーザー装置が提供される。面発光レーザー装置は、第1の反射層、活性発光層、第2の反射層、及び電流制限層を含む。活性発光層は、第1の反射層と第2の反射層との間に位置し、レーザービームを生成する。電流制限層は、活性発光層の上方または下方に位置する。電流制限層は半導体層であり、そのエネルギーバンドギャップは活性発光層のエネルギーバンドギャップよりも大きい。 In order to solve the above-mentioned technical problems, a surface-emitting laser device is provided as one technical solution adopted in the present invention. The surface-emitting laser device includes a first reflective layer, an active light-emitting layer, a second reflective layer, and a current limiting layer. The active light-emitting layer is located between the first reflective layer and the second reflective layer and generates a laser beam. The current limiting layer is located above or below the active light-emitting layer. The current limiting layer is a semiconductor layer, and its energy band gap is larger than that of the active light-emitting layer.

上述の技術課題を解決するために、本発明で採用される1つの技術方案として、面発光レーザー装置が提供される。面発光レーザー装置は、第1の反射層、活性発光層、第2の反射層、及び電流制限層を含む。活性発光層は第1の反射層と第2の反射層との間に位置し、レーザービームを生成する。電流制限層は、第1の反射層内または第2の反射層内に位置し、少なくとも1つのドープされた半導体層を含む。電流制限層が第1の反射層内に位置する場合、ドープされた半導体層と第1の反射層は逆の導電型を有する。電流制限層が第2の反射層内に位置する場合、ドープされた半導体層と第2の反射層は逆の導電型を有する。 In order to solve the above-mentioned technical problems, a surface-emitting laser device is provided as one technical solution adopted in the present invention. The surface-emitting laser device includes a first reflective layer, an active light-emitting layer, a second reflective layer, and a current limiting layer. The active light-emitting layer is located between the first reflective layer and the second reflective layer and generates a laser beam. The current limiting layer is located in the first reflective layer or the second reflective layer and includes at least one doped semiconductor layer. When the current limiting layer is located in the first reflective layer, the doped semiconductor layer and the first reflective layer have opposite conductivity types. When the current limiting layer is located in the second reflective layer, the doped semiconductor layer and the second reflective layer have opposite conductivity types.

上述の技術課題を解決するために、本発明で採用されるさらに1つの技術方案として、面発光レーザー装置の製造方法が提供される。この製造方法は、第1の反射層を形成し、第1の反射層上に活性発光層を形成し、電流制限層を形成し、第2の反射層を形成する工程を含む。なかでも、電流制限層はバウンダリーホールを定義し、電流制限層の材料は、本質的な半導体またはドープされた半導体である。 In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a method for manufacturing a surface-emitting laser device as another technical solution. The method includes the steps of forming a first reflective layer, forming an active light-emitting layer on the first reflective layer, forming a current-limiting layer, and forming a second reflective layer. Among them, the current-limiting layer defines a boundary hole, and the material of the current-limiting layer is an intrinsic semiconductor or a doped semiconductor.

本発明の1つの有益な効果は、面発光レーザー装置およびその製造方法において、「電流制限層が半導体層であり、この電流制限層のエネルギーバンドギャップが活性発光層のエネルギーバンドギャップよりも大きい」という技術方案によって、面発光レーザー装置の内部応力を減少させ、よって面発光レーザー装置の信頼性が向上する。 One beneficial effect of the present invention is that in the surface-emitting laser device and its manufacturing method, the technical solution in which the current limiting layer is a semiconductor layer and the energy band gap of the current limiting layer is larger than the energy band gap of the active light-emitting layer reduces the internal stress of the surface-emitting laser device, thereby improving the reliability of the surface-emitting laser device.

本発明の特徴および技術内容をさらに理解するためには、以下の本発明に関する詳細な説明および添付図を参照してください。ただし、これらの説明および添付図は本発明の保護範囲を何ら限定するものではない。 To better understand the characteristics and technical content of the present invention, please refer to the following detailed description of the present invention and the attached drawings. However, these descriptions and the attached drawings do not limit the scope of protection of the present invention in any way.

本発明の第1の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置の製造方法のフローチャートである。4 is a flowchart of a method for manufacturing a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置がステップS10での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention at step S10. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置がステップS20での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention at step S20. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置がステップS30での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention at step S30. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置がステップS30での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention at step S30. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置がステップS40での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention at step S40. 本発明の実施形態の面発光レーザー装置がステップS50での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention at step S50. 本発明の別の実施形態の面発光レーザー装置がステップS40での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface emitting laser device according to another embodiment of the present invention at step S40. 本発明の別の実施形態の面発光レーザー装置がステップS50での模式図である。1 is a schematic diagram of a surface emitting laser device according to another embodiment of the present invention at step S50.

[第1の実施形態]
図1及び図2に参照すると、本発明の実施形態は、面発光レーザー装置Z1を提供する。本発明の実施形態において、面発光レーザー装置Z1は垂直チャンバー面発光レーザー装置である。面発光レーザー装置Z1は、第1の反射層11、活性発光層12、第2の反射層13及び電流制限層14を含む。具体的には、この実施形態において、面発光レーザー装置Z1はまたベース10を含む。第1の反射層11、活性発光層12、第2の反射層13及び電流制限層14はすべてベース10上に設置されており、活性発光層12は第1の反射層11と第2の反射層13の間に位置している。
[First embodiment]
1 and 2, an embodiment of the present invention provides a surface-emitting laser device Z1. In the embodiment of the present invention, the surface-emitting laser device Z1 is a vertical chamber surface-emitting laser device. The surface-emitting laser device Z1 includes a first reflective layer 11, an active light-emitting layer 12, a second reflective layer 13, and a current-limiting layer 14. Specifically, in this embodiment, the surface-emitting laser device Z1 also includes a base 10. The first reflective layer 11, the active light-emitting layer 12, the second reflective layer 13, and the current-limiting layer 14 are all disposed on the base 10, and the active light-emitting layer 12 is located between the first reflective layer 11 and the second reflective layer 13.

ベース10は、絶縁ベースまたは半導体ベースであることができる。絶縁ベースは例えばサファイアであり、半導体ベースは例えばシリコン、ゲルマニウム、炭化ケイ素、III-V族半導体である。III-V族半導体は例えばガリウムヒ素(GaAs)、インジウムリン酸塩(InP)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化インジウム(InN)または窒化ガリウム(GaN)である。また、ベース10はエピタキシャル面10aと、エピタキシャル面10aに対して逆の底面10bを有する。 The base 10 can be an insulating base or a semiconductor base. The insulating base is, for example, sapphire, and the semiconductor base is, for example, silicon, germanium, silicon carbide, or a III-V semiconductor. The III-V semiconductor is, for example, gallium arsenide (GaAs), indium phosphate (InP), aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), or gallium nitride (GaN). The base 10 also has an epitaxial surface 10a and a bottom surface 10b opposite to the epitaxial surface 10a.

第1の反射層11、活性発光層12及び第2の反射層13は、基板10のエピタキシャル面10a上に依序に位置している。本実施形態において、第1の反射層11、活性発光層12及び第2の反射層13は、活性発光層12と同じ断面幅を有する。 The first reflective layer 11, the active light-emitting layer 12, and the second reflective layer 13 are located in sequence on the epitaxial surface 10a of the substrate 10. In this embodiment, the first reflective layer 11, the active light-emitting layer 12, and the second reflective layer 13 have the same cross-sectional width as the active light-emitting layer 12.

第1の反射層11及び第2の反射層13は、異なる屈折率を有する二種類の薄膜が交互に積層されて形成される分布型ブラッグ反射器(Distributed Bragg Reflector、DBR)であることができ、所定の波長の光束を反射共振させる。本実施形態において、第1の反射層11及び第2の反射層13を構成する材料は、ドープされたIII-V族化合物半導体であり、第1の反射層11と第2の反射層13はそれぞれ異なる導電型を有する。 The first reflective layer 11 and the second reflective layer 13 can be a distributed Bragg reflector (DBR) formed by alternately stacking two types of thin films with different refractive indices, and reflect and resonate a light beam of a predetermined wavelength. In this embodiment, the material constituting the first reflective layer 11 and the second reflective layer 13 is a doped III-V compound semiconductor, and the first reflective layer 11 and the second reflective layer 13 have different conductivity types.

活性発光層12は第1の反射層11上に形成され、レーザービームLを生成するためにある。詳細には、活性発光層12は第1の反射層11及び第2の反射層13の間に位置し、電力によって励起されて初期光束を生成する。活性発光層12によって生成された初期光束は、第1の反射層11と第2の反射層13の間で反射共振されてゲインを増幅し、最終的には第2の反射層13から出射してレーザービームLを生成する。 The active light-emitting layer 12 is formed on the first reflecting layer 11 and is for generating a laser beam L. In detail, the active light-emitting layer 12 is located between the first reflecting layer 11 and the second reflecting layer 13, and is excited by electric power to generate an initial light flux. The initial light flux generated by the active light-emitting layer 12 is reflected and resonated between the first reflecting layer 11 and the second reflecting layer 13 to amplify the gain, and finally exits from the second reflecting layer 13 to generate a laser beam L.

活性発光層12は、複数の量子井戸を形成するための複数の膜層を含む。具体的には、トラップ層とバリア層(図は示されていない)が交互に積層され、どちらもドープされていない。トラップ層とバリア層の材料は、生成されるレーザービームLの波長に応じて決定される。例えば、生成されるレーザービームLが赤色の場合、トラップ層の材料はインジウムガリウムリン(InGaP)であることができる。発生させるレーザービームLが近赤外光である場合、トラップ層の材料として、インジウムガリウムヒ素リン化物(InGaAsP)またはインジウムガリウムアルミニウムヒ素化物(InGaAlAs)を用いることができる。青色または緑色のレーザービームLを生成する場合、トラップ層は窒化インジウムガリウム(InxGa(1-x)N)であってもよい。しかしながら、本発明は上記の例によって限定されるものではない。 The active light-emitting layer 12 includes multiple film layers for forming multiple quantum wells. Specifically, trap layers and barrier layers (not shown) are alternately stacked, and neither is doped. The materials of the trap layers and barrier layers are determined according to the wavelength of the laser beam L to be generated. For example, if the laser beam L to be generated is red, the material of the trap layer can be indium gallium phosphide (InGaP). If the laser beam L to be generated is near-infrared light, the material of the trap layer can be indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) or indium gallium aluminum arsenide (InGaAlAs). If a blue or green laser beam L is generated, the trap layer can be indium gallium nitride (InxGa(1-x)N). However, the present invention is not limited by the above examples.

図1を参照してください。面発光レーザー装置Z1は、電流制限層14も含む。そして、電流制限層14は活性発光層12の上方または下方に位置することができる。電流制限層14には、バウンダリーホール14Hがあり、電流チャネルを定義する。電流制限層14が電流の通過領域を定義できる限り、その位置は本発明において制限されないことは留意されたい。本実施形態において、電流制限層14は第2の反射層13内に位置し、活性発光層12に接続されている。図2に示すように、具体的には、本実施形態において、第2の反射層13の一部はバウンダリーホール14H内に填入され、活性発光層12に接続される。第2の反射層13はドープされた半導体材料であり、高い導電性を有するため、バウンダリーホール14H内に填入された部分は電流の通過を許可する。 See FIG. 1. The surface-emitting laser device Z1 also includes a current limiting layer 14. And the current limiting layer 14 can be located above or below the active light-emitting layer 12. The current limiting layer 14 has a boundary hole 14H to define a current channel. It should be noted that as long as the current limiting layer 14 can define a current passing area, its position is not limited in the present invention. In this embodiment, the current limiting layer 14 is located in the second reflective layer 13 and connected to the active light-emitting layer 12. As shown in FIG. 2, specifically, in this embodiment, a part of the second reflective layer 13 is filled in the boundary hole 14H and connected to the active light-emitting layer 12. Since the second reflective layer 13 is a doped semiconductor material and has high conductivity, the part filled in the boundary hole 14H allows the current to pass.

特定の実施形態において、電流制限層14は本質半導体層であり、より高い電阻を持つことで電流の通過を阻止できる。また、電流制限層14を構成する材料は、レーザービームLが吸収されないような半導体材料を選択することができる。言い換えれば、電流制限層14を構成する半導体材料は、レーザービームLの透過を許容する。 In certain embodiments, the current limiting layer 14 is essentially a semiconductor layer, and has a higher electrical resistance, thereby preventing the passage of current. In addition, the material constituting the current limiting layer 14 can be selected as a semiconductor material that does not absorb the laser beam L. In other words, the semiconductor material constituting the current limiting layer 14 allows the laser beam L to pass through.

説明が必要なのは、レーザービームLの波長がλ(単位はナノメートル)であり、電流制限層14を構成する半導体材料のエネルギーバンドギャップがEgである場合、エネルギーバンドギャップEgとレーザービームLの波長とは、Eg>(1240/λ)の関係式が成立する。本発明の実施形態の面発光レーザー装置Z1が生成するレーザービームLは、近赤外光、青光、または緑光である。例えば、レーザービームLが近赤外光であり、波長λが1550nmである場合、電流制限層14のエネルギーバンドギャップは0.8eVより大きいべきである。レーザービームLの波長λが950nmの場合、電流制限層14のエネルギーバンドギャップは1.3eVより大きいべきである。さらに、レーザービームLが青光または緑光であり、波長λが440nmから540nmの場合、電流制限層14のエネルギーバンドギャップは2.3eVより大きいべきである。 It is necessary to explain that when the wavelength of the laser beam L is λ (unit: nanometer) and the energy band gap of the semiconductor material constituting the current limiting layer 14 is Eg, the energy band gap Eg and the wavelength of the laser beam L have the relational expression Eg>(1240/λ). The laser beam L generated by the surface emitting laser device Z1 of the embodiment of the present invention is near infrared light, blue light, or green light. For example, when the laser beam L is near infrared light and the wavelength λ is 1550 nm, the energy band gap of the current limiting layer 14 should be greater than 0.8 eV. When the wavelength λ of the laser beam L is 950 nm, the energy band gap of the current limiting layer 14 should be greater than 1.3 eV. Furthermore, when the laser beam L is blue light or green light and the wavelength λ is 440 nm to 540 nm, the energy band gap of the current limiting layer 14 should be greater than 2.3 eV.

このように、電流制限層14がレーザービームLを吸収することによる面発光レーザー装置Z1の発光効率を低下させることを避けることができる。特定の実施形態において、電流制限層14を構成する半導体材料のエネルギーバンドギャップは、トラップ層を構成する半導体材料のエネルギーバンドギャップよりも大きい。 In this way, it is possible to avoid a decrease in the light emission efficiency of the surface-emitting laser device Z1 due to the current limiting layer 14 absorbing the laser beam L. In a specific embodiment, the energy band gap of the semiconductor material constituting the current limiting layer 14 is larger than the energy band gap of the semiconductor material constituting the trap layer.

また、本実施形態において、電流制限層14の材料の結晶格子定数と活性発光層12の材料の結晶格子定数とが互いにマッチしており、界面欠陥を減らすことが可能である。より良い実施形態においては、電流制限層14の材料と活性発光層12の材料との間の格子不整合度(lattice mismatch)は0.1%以下である。さらに、本実施形態の電流制限層14は第2の反射層13内に位置しているため、電流制限層14の材料と第2の反射層13の材料との間の格子不整合度は0.1%以下である。 In addition, in this embodiment, the crystal lattice constant of the material of the current limiting layer 14 and the crystal lattice constant of the material of the active light emitting layer 12 match each other, making it possible to reduce interface defects. In a better embodiment, the lattice mismatch between the material of the current limiting layer 14 and the material of the active light emitting layer 12 is 0.1% or less. Furthermore, since the current limiting layer 14 in this embodiment is located within the second reflective layer 13, the lattice mismatch between the material of the current limiting layer 14 and the material of the second reflective layer 13 is 0.1% or less.

つまり、電流制限層14を構成する材料を選ぶ際には、エネルギーバンドギャップ(Eg)とその結晶格子定数も一緒に考慮する必要がある。このようにして、電流制限層14のエネルギーバンドギャップ(Eg)は活性発光層のエネルギーバンドギャップよりも大きい。 In other words, when selecting a material for the current limiting layer 14, the energy band gap (Eg) and the crystal lattice constant must also be considered. In this way, the energy band gap (Eg) of the current limiting layer 14 is larger than the energy band gap of the active light-emitting layer.

特定の実施形態において、電流制限層14を構成する材料はIII-V族化合物半導体であり、それはアルミニウム原子、インジウム原子、ガリウム原子の少なくとも1つを含むものであり、AlxInyGazNまたはAlxInyGazP、AlxInyGazAsとして表される。ここで、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1であり、x+y+z=1である。例として、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化インジウムアルミニウム(AlInP)、リン化インジウムガリウム(InGaP)、リン化アルミニウムガリウム(AlGaP)、砒化アルミニウムガリウム(AlGaAs)または砒化アルミニウム(AlAs)、砒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaAs)が該当する。 In a particular embodiment, the material constituting the current limiting layer 14 is a III-V compound semiconductor, which contains at least one of aluminum atoms, indium atoms, and gallium atoms, and is represented as AlxInyGazN, AlxInyGazP, or AlxInyGazAs, where 0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦z≦1, and x+y+z=1. Examples include aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InGaN), gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), aluminum indium phosphide (AlInP), indium gallium phosphide (InGaP), aluminum gallium phosphide (AlGaAs), aluminum arsenide (AlAs), and aluminum indium gallium arsenide (AlInGaAs).

なお、アルミニウム組成(x)、インジウム組成(y)およびガリウム組成(z)は、電流制限層14のエネルギーバンドギャップに影響を及ぼす。アルミニウム組成(x)またはガリウム組成(z)が大きい場合、電流制限層14のエネルギーバンドギャップは大きくなる。インジウム組成(y)が大きい場合、電流制限層14のエネルギーバンドギャップは小さくなる。これに基づいて、アルミニウム組成(x)、インジウム組成(y)およびガリウム組成(z)を制御することで、電流制限層14のエネルギーバンドギャップを実際の要求に適合させることができる。 The aluminum composition (x), indium composition (y) and gallium composition (z) affect the energy band gap of the current limiting layer 14. When the aluminum composition (x) or gallium composition (z) is large, the energy band gap of the current limiting layer 14 is large. When the indium composition (y) is large, the energy band gap of the current limiting layer 14 is small. Based on this, the energy band gap of the current limiting layer 14 can be adapted to actual requirements by controlling the aluminum composition (x), indium composition (y) and gallium composition (z).

例えば、トラップ層の半導体材料が窒化インジウムガリウムである場合、電流制限層14の材料は窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムガリウム(InGaN)または窒化ガリウム(GaN)であることができる。トラップ層を構成する材料が砒素化ガリウムまたは砒素化インジウムガリウム(InGaAs)の場合、電流制限層14の材料は砒素化アルミニウムガリウム(AlxGazAs)、砒素化アルミニウム(AlAs)またはリン化インジウムガリウム(InGaP)であることができる。詳細に言うと、電流制限層14の材料が砒素化アルミニウムガリウム(AlxGazAs)である場合、アルミニウム組成(x)は制御可能であり、エネルギーバンドギャップを上述の要求に合わせ、またその格子定数は活性発光層12と第2の反射層13と相互にマッチすることができる。 For example, when the semiconductor material of the trapping layer is indium gallium nitride, the material of the current limiting layer 14 can be aluminum gallium nitride, indium gallium nitride (InGaN) or gallium nitride (GaN). When the material constituting the trapping layer is gallium arsenide or indium gallium arsenide (InGaAs), the material of the current limiting layer 14 can be aluminum gallium arsenide (AlxGazAs), aluminum arsenide (AlAs) or indium gallium phosphide ( InGaP ). In particular, when the material of the current limiting layer 14 is aluminum gallium arsenide ( AlxGazAs ), the aluminum composition (x) can be controlled to adjust the energy band gap to the above-mentioned requirements, and the lattice constant can be mutually matched with the active light emitting layer 12 and the second reflective layer 13.

既存の酸化層と比べて、この実施形態の電流制限層14は、活性発光層12および第2の反射層13との間の格子不整合度が少ないため、面発光レーザー装置Z1の内部応力を減少させ、面発光レーザー装置Z1の信頼性を向上させることができる。この実施形態において、電流制限層14の全体の厚みは10nmから1000nmである。電流制限層14、活性発光層12および第2の反射層13がすべて半導体材料であるため、熱膨張係数の差異が小さい。これにより、アニール処理後の熱膨張係数の違いによる面発光レーザ素子Z1の割れを防ぐことができ、加工歩留まりが向上する。 Compared with existing oxide layers, the current limiting layer 14 of this embodiment has a smaller degree of lattice mismatch between the active light emitting layer 12 and the second reflecting layer 13, which reduces the internal stress of the surface emitting laser device Z1 and improves the reliability of the surface emitting laser device Z1. In this embodiment, the total thickness of the current limiting layer 14 is 10 nm to 1000 nm. Since the current limiting layer 14, the active light emitting layer 12, and the second reflecting layer 13 are all made of semiconductor materials, the difference in thermal expansion coefficient is small. This makes it possible to prevent cracking of the surface emitting laser element Z1 due to differences in thermal expansion coefficients after annealing, and improves processing yield.

なお、本実施形態において、電流制限層14は第2の反射層13内に位置し、かつ第2の反射層13は高濃度にドープされた半導体材料である。したがって、より好適な実施形態において、電流制限層14の総厚みは少なくとも30nmであり、面発光レーザー装置Z1に熱処理を施す際に、第2の反射層13内の不純物(impurities)が電流制限層14内に拡散し、その極性に影響を与えることによって、電流が直接通過し、その電流制限能力を失う、という事態を避けることができる。 In this embodiment, the current limiting layer 14 is located in the second reflective layer 13, and the second reflective layer 13 is a highly doped semiconductor material. Therefore, in a more preferred embodiment, the total thickness of the current limiting layer 14 is at least 30 nm, and when the surface-emitting laser device Z1 is subjected to a heat treatment, it is possible to prevent impurities in the second reflective layer 13 from diffusing into the current limiting layer 14 and affecting its polarity, thereby allowing a current to pass directly through it and losing its current limiting ability.

図1を参照して、本発明の実施形態の面発光レーザー装置Z1は、第1の電極層15及び第2の電極層16をさらに含む。第1の電極層15は第1の反射層11に電気的に接続され、第2の電極層16は第2の反射層13に電気的に接続される。図1の実施形態において、第1の電極層15と第2の電極層16はベース10の異なる側にそれぞれ位置しているが、他の実施形態においては、第1の電極層15と第2の電極層16はベース10の同じ側に位置してもよい。 Referring to FIG. 1, the surface-emitting laser device Z1 of the embodiment of the present invention further includes a first electrode layer 15 and a second electrode layer 16. The first electrode layer 15 is electrically connected to the first reflecting layer 11, and the second electrode layer 16 is electrically connected to the second reflecting layer 13. In the embodiment of FIG. 1, the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16 are located on different sides of the base 10, but in other embodiments, the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16 may be located on the same side of the base 10.

さらに詳しく述べると、本実施形態において、第1の電極層15はベース10の底面10bに設置されている。第2の電極層16は第2の反射層13上に位置し、第2の反射層13に電気的に接続される。第1の電極層15と第2の電極層16の間には、主動発光層12を経由する電流の経路が定義されている。第1の電極層15と第2の電極層16は、単一の金属層、合金層、または異なる金属材料で構成された積層層であることができる。 More specifically, in this embodiment, the first electrode layer 15 is disposed on the bottom surface 10b of the base 10. The second electrode layer 16 is located on the second reflective layer 13 and is electrically connected to the second reflective layer 13. A current path is defined between the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16 through the active light-emitting layer 12. The first electrode layer 15 and the second electrode layer 16 can be a single metal layer, an alloy layer, or a laminate layer composed of different metal materials.

図1の実施形態において、第2の電極層16は、発光領域A1を定義する開口部16Hを有し、この開口部16Hは前記電流制限層14のバウンダリーホール14Hに対応し、活性発光層12が生成するレーザービームLが開口部16Hから射出されるようにする。特定の実施形態において、第2の電極層16は環状部分を有するが、本発明は第2の電極層16の平面視の形状を制限しない。第2電極層16の材料は、金、タングステン、ゲルマニウム、パラジウム、チタン、またはそれらの任意の組み合わせであってよい。 In the embodiment of FIG. 1, the second electrode layer 16 has an opening 16H that defines a light-emitting area A1, and the opening 16H corresponds to the boundary hole 14H of the current limiting layer 14, allowing the laser beam L generated by the active light-emitting layer 12 to be emitted from the opening 16H. In a particular embodiment, the second electrode layer 16 has an annular portion, but the present invention does not limit the shape of the second electrode layer 16 in a plan view. The material of the second electrode layer 16 may be gold, tungsten, germanium, palladium, titanium, or any combination thereof.

また、本実施形態の面発光レーザー装置Z1は、更に電流伝搬層17及び保護層18を含む。電流伝搬層17は第2の反射層13上に位置し、第2の電極層16に電性接続される。特定の実施形態において、電流伝搬層17の材料は導電材料であり、第2の反射層13から活性発光層12へ注入される電流を均等に分布させるように用いられる。さらに、電流伝搬層17の材料はレーザービームLが透過可能な材料であり、面発光レーザー装置Z1の発光効率を過度に犠牲にすることから避けることが可能である。例えば、レーザービームLの波長が950nmから1550nmの場合、電流伝搬層17の材料は高濃度にドープされた半導体材料であり得る、例えば高濃度にドープされたリン化インジウムであるが、本発明はこれに限らない。 In addition, the surface-emitting laser device Z1 of this embodiment further includes a current propagation layer 17 and a protective layer 18. The current propagation layer 17 is located on the second reflective layer 13 and is electrically connected to the second electrode layer 16. In a specific embodiment, the material of the current propagation layer 17 is a conductive material, which is used to uniformly distribute the current injected from the second reflective layer 13 to the active light-emitting layer 12. Furthermore, the material of the current propagation layer 17 is a material through which the laser beam L can pass, and can be avoided from excessively sacrificing the light-emitting efficiency of the surface-emitting laser device Z1. For example, when the wavelength of the laser beam L is 950 nm to 1550 nm, the material of the current propagation layer 17 can be a highly doped semiconductor material, such as highly doped indium phosphide, but the present invention is not limited thereto.

保護層18は、電流伝搬層17を、並びに発光領域A1を覆い、面発光レーザー装置Z1内部への水分侵入が発生し、面発光レーザー装置Z1の出光特性または寿命に影響を与えることを避ける。特定の実施形態において、保護層18には、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、またはそれらの組み合わせなどの耐湿性材料を選択することができ、これは本発明これらの例に制限されない。この実施形態において、第2の電極層16は保護層18上に配置され、保護層18及び電流伝搬層17を通って第2の反射層13に接続されるが、本発明はこれに限定されない。また、別の実施形態において、電流伝搬層17は省略されてもよい。 The protective layer 18 covers the current propagation layer 17 and the light emitting area A1 to prevent moisture from entering the surface emitting laser device Z1 and affecting the light output characteristics or life of the surface emitting laser device Z1. In a specific embodiment, the protective layer 18 may be made of a moisture-resistant material such as silicon nitride, aluminum oxide, or a combination thereof, and the present invention is not limited to these examples. In this embodiment, the second electrode layer 16 is disposed on the protective layer 18 and is connected to the second reflective layer 13 through the protective layer 18 and the current propagation layer 17, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the current propagation layer 17 may be omitted.

なお、電流制限層14の少なくとも一部は、第1の電極層15及び第2の電極層16によって定義される電流の経路に位置する。このように、第1の電極層15及び第2の電極層16によって面発光レーザー装置Z1にバイアスをかけると、電流制限層14の電気抵抗が高いため、電流は電流制限層14を迂回してバウンダリーホール14Hを通る。これにより、活性発光層12に注入される電流密度が増加し、面発光レーザー装置Z1の発光効率が向上する。 At least a portion of the current limiting layer 14 is located in the current path defined by the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16. In this way, when a bias is applied to the surface-emitting laser device Z1 by the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16, the current bypasses the current limiting layer 14 and passes through the boundary hole 14H because the electrical resistance of the current limiting layer 14 is high. This increases the current density injected into the active light-emitting layer 12, improving the light-emitting efficiency of the surface-emitting laser device Z1.

[第2の実施形態]
図2を参照されたい。図2は、本発明の第2の実施形態における面発光レーザー装置Z2の断面模式図である。本実施形態の面発光レーザー装置Z2は、第1の実施形態の面発光レーザー装置Z1と同様の部品に同様の番号が付けられており、同様の部分は省略する。本実施形態の面発光レーザー装置Z2において、電流制限層14は第2の反射層13内に配置されるが、活性発光層12には接続されていない。特筆すべきは、本実施形態では、電流制限層14の位置は活性発光層12に近く、第2の電極層16から遠くなるように設定されている。このようにして、バウンダリーホール14Hを通じて活性発光層12に注入される電流が集中し、面発光レーザー装置Z2の発光効率が向上する。
Second Embodiment
Please refer to FIG. 2. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device Z2 according to a second embodiment of the present invention. In the surface-emitting laser device Z2 of this embodiment, the same parts as those in the surface-emitting laser device Z1 of the first embodiment are numbered similarly, and similar parts are omitted. In the surface-emitting laser device Z2 of this embodiment, the current limiting layer 14 is disposed in the second reflective layer 13, but is not connected to the active light-emitting layer 12. It is worth noting that in this embodiment, the position of the current limiting layer 14 is set to be close to the active light-emitting layer 12 and far from the second electrode layer 16. In this way, the current injected into the active light-emitting layer 12 through the boundary hole 14H is concentrated, and the light-emitting efficiency of the surface-emitting laser device Z2 is improved.

したがって、面発光レーザー装置Z1にバイアスをかける際には、電流は電流制限層14のバウンダリーホール14Hを通過するだけである。このように、電流制限層14が電流を制限でき、その半導体のエネルギーバンドギャップが前に述べた要求に適合し、その結晶格子定数が活性発光層12及び第2の反射層13とマッチすることが可能であるが、本発明では、第2の反射層13内において電流制限層14の位置に制限をかけない。 Therefore, when the surface-emitting laser device Z1 is biased, the current only passes through the boundary hole 14H of the current limiting layer 14. In this way, the current limiting layer 14 can limit the current, and its semiconductor energy band gap can meet the requirements described above, and its crystal lattice constant can match the active light-emitting layer 12 and the second reflective layer 13, but the present invention does not place any restrictions on the position of the current limiting layer 14 within the second reflective layer 13.

なお、本実施形態において、電流制限層14は本質半導体層またはドープされた半導体層であることができる。電流制限層14がドープされた半導体層である場合、電流制限層14は、第2の反射層13とは逆の導電型を有する。例えば、第2の反射層13がP型である場合、電流制限層14はN型であり、第2の反射層13がN型である場合、電流制限層14はP型である。 In this embodiment, the current limiting layer 14 can be an intrinsic semiconductor layer or a doped semiconductor layer. When the current limiting layer 14 is a doped semiconductor layer, the current limiting layer 14 has an opposite conductivity type to that of the second reflective layer 13. For example, when the second reflective layer 13 is P-type, the current limiting layer 14 is N-type, and when the second reflective layer 13 is N-type, the current limiting layer 14 is P-type.

電流制限層14は、第2の反射層13を上部と下部に区分することができる。下部は活性発光層12と電流制限層14の間に位置し、上部は電流制限層14と第2の電極層16との間に位置する。電流制限層14と第2の反射層13の下部との間にはPN接合が形成され、電流制限層14と第2の反射層13の上部との間には別のPN接合が形成される。 The current limiting layer 14 can divide the second reflective layer 13 into an upper and lower portion. The lower portion is located between the active light-emitting layer 12 and the current limiting layer 14, and the upper portion is located between the current limiting layer 14 and the second electrode layer 16. A PN junction is formed between the current limiting layer 14 and the lower portion of the second reflective layer 13, and another PN junction is formed between the current limiting layer 14 and the upper portion of the second reflective layer 13.

この状況下で、電流制限層14と第2の反射層13の下部は、ツェナーダイオード(Zener diode)を共同で形成することができ、これは電流が通過する領域を定義するだけでなく、面発光レーザー装置Z2に静電保護を提供することができる。具体的には、第1の電極層15と第2の電極層16を通して面発光レーザー装置Z1にバイアスを印加すると、ツェナーダイオードにも逆バイアスが印加されるが、これがブレークダウンすることはない。このため、ツェナーダイオードは導通されず、電流は電流制限層14を迂回してバウンダリーホール14Hだけを通過することになり、活性発光層12への電流密度が増加する。 Under this circumstance, the current limiting layer 14 and the lower part of the second reflective layer 13 can jointly form a Zener diode, which not only defines the area through which the current passes, but also provides electrostatic protection for the surface-emitting laser device Z2. Specifically, when a bias is applied to the surface-emitting laser device Z1 through the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16, a reverse bias is also applied to the Zener diode, but it does not break down. Therefore, the Zener diode is not conducted, and the current bypasses the current limiting layer 14 and passes only through the boundary hole 14H, increasing the current density to the active light-emitting layer 12.

ただし、静電放電が発生する場合、静電電流が正電流であるか負電流であるかに関わらず、ツェナーダイオードは導通する。ツェナーダイオードが導通する際の抵抗は、バウンダリーホール14H内の第2の反射層13の抵抗よりも遥かに低いため、大部分の静電電流は電流制限層14を通過することになり、バウンダリーホール14Hを通過することはない。なお、電流制限層14の平面視の面積の占有率は、バウンダリーホール14Hの平面視の面積の占有率よりも大きい。ツェナーダイオードが導通する場合、活性発光層12を流れる静電電流は分散され、電流密度が低下するため、活性発光層12の損傷を防ぐことができる。従って、電流制限層14の材料は、ドープされた半導体であり、かつ第2の反射層13と共にツェナーダイオードを形成する場合、電流チャネルを明確に定義するだけでなく、面発光レーザー装置Z1に対して静電放電保護を提供し、信頼性を高めることができる。 However, when electrostatic discharge occurs, the Zener diode conducts regardless of whether the electrostatic current is positive or negative. Since the resistance of the Zener diode when it conducts is much lower than the resistance of the second reflective layer 13 in the boundary hole 14H, most of the electrostatic current passes through the current limiting layer 14 and does not pass through the boundary hole 14H. The area occupancy rate of the current limiting layer 14 in a planar view is larger than the area occupancy rate of the boundary hole 14H in a planar view. When the Zener diode conducts, the electrostatic current flowing through the active light-emitting layer 12 is dispersed and the current density is reduced, so that damage to the active light-emitting layer 12 can be prevented. Therefore, when the material of the current limiting layer 14 is a doped semiconductor and forms a Zener diode together with the second reflective layer 13, it can not only clearly define the current channel, but also provide electrostatic discharge protection for the surface-emitting laser device Z1 and increase reliability.

また、別の実施形態において、電流制限層14は本質半導体層またはドープされた半導体層を含むことができる。本質半導体層が、ドープされた半導体層と第2の反射層13の下部との間に位置する場合、上述の効果も達成することができる。 In another embodiment, the current limiting layer 14 can include an intrinsic semiconductor layer or a doped semiconductor layer. If the intrinsic semiconductor layer is located between the doped semiconductor layer and the lower part of the second reflective layer 13, the above-mentioned effect can also be achieved.

[第3の実施形態]
図3を参照されたい。図3は本発明の第3の実施形態の面発光レーザー装置の断面示意図である。本実施形態の面発光レーザー装置Z3は、第1の実施形態の面発光レーザー装置Z1と同じ要素に同じ番号が付けられており、同じ部分については繰り返し説明しない。
[Third embodiment]
Please refer to Fig. 3. Fig. 3 is a cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a third embodiment of the present invention. In the surface-emitting laser device Z3 of this embodiment, the same elements as those in the surface-emitting laser device Z1 of the first embodiment are assigned the same numbers, and the same parts will not be described repeatedly.

本実施形態の面発光レーザー装置Z3において、電流制限層14は、活性発光層12と第2の反射層13の間に位置しているが、電流制限層14は、第2の反射層13内には位置していない。詳しく言うと、本実施形態の面発光レーザー装置Z3はさらに電流注入層19を含み、電流注入層19は電流制限層14と第2の電極層16との間に位置している。本実施形態では、電流注入層19の一部が電流制限層14のバウンダリーホール14Hに填入されている。 In the surface-emitting laser device Z3 of this embodiment, the current limiting layer 14 is located between the active light-emitting layer 12 and the second reflective layer 13, but the current limiting layer 14 is not located within the second reflective layer 13. In more detail, the surface-emitting laser device Z3 of this embodiment further includes a current injection layer 19, which is located between the current limiting layer 14 and the second electrode layer 16. In this embodiment, a portion of the current injection layer 19 is filled into the boundary hole 14H of the current limiting layer 14.

また、本実施形態では、電流注入層19を構成する材料は、ドープされた半導体材料であり、電流注入層19と第1の反射層11は逆の導電型を有している。特定の実施形態において、電流注入層19を構成する半導体材料は電流制限層14の半導体材料と同じであってもよいが、本発明はこれに限定されない。電流制限層14は、本質半導体層であるかドープされた半導体層であるかのいずれでもよい。電流制限層14がドープされた半導体層である場合、その導電型は電流注入層19と逆である。 In addition, in this embodiment, the material constituting the current injection layer 19 is a doped semiconductor material, and the current injection layer 19 and the first reflective layer 11 have opposite conductivity types. In a particular embodiment, the semiconductor material constituting the current injection layer 19 may be the same as the semiconductor material of the current limiting layer 14, but the invention is not limited thereto. The current limiting layer 14 may be either an intrinsic semiconductor layer or a doped semiconductor layer. If the current limiting layer 14 is a doped semiconductor layer, its conductivity type is opposite to that of the current injection layer 19.

別の実施形態において、電流制限層14は活性発光層12とは接続せず、電流注入層19内に埋め込まれることもできる。電流制限層14が、ドープされた半導体層を含む場合、そのドープされた半導体層と電流注入層19は逆の導電型を有している。このように、電流制限層14と電流注入層19は、共同でツェナーダイオード(Zenor diode)を形成することができ、これによって面発光レーザー装置Z3に静電保護を提供することができる。 In another embodiment, the current limiting layer 14 is not connected to the active light emitting layer 12, but can be embedded in the current injection layer 19. If the current limiting layer 14 includes a doped semiconductor layer, the doped semiconductor layer and the current injection layer 19 have opposite conductivity types. In this way, the current limiting layer 14 and the current injection layer 19 can collectively form a Zener diode, which can provide electrostatic protection for the surface emitting laser device Z3.

第2の電極層16は、電流伝搬層17を介して電流注入層19と電気的に接続されることができる。面発光レーザー装置Z3にバイアスが印加された場合、電流は電流注入層19を経由し、電流制限層14のバウンダリーホール14Hを通過して、活性発光層12に流入する。 The second electrode layer 16 can be electrically connected to the current injection layer 19 via the current propagation layer 17. When a bias is applied to the surface-emitting laser device Z3, the current passes through the current injection layer 19, passes through the boundary hole 14H of the current limiting layer 14, and flows into the active light-emitting layer 12.

また、本実施形態において、第2の反射層13は第2の電極層16と共に、電流伝搬層17上に配置される。さらに、第2の反射層13は第2の電極層16が定義する開口部16H内に位置する。言い換えれば、本実施形態の第2の電極層16は第2の反射層13を囲む形である。注目すべきは、本実施形態において、第2の反射層13を構成する材料は、半導体材料、絶縁材料、またはその組合せを含むことができる。半導体材料は、本質的な半導体材料であるか、またはドープされた半導体材料であるか、本発明は限定しない。例えば、半導体材料は、例えば、シリコン、インジウムガリウムアルミニウム砒素(InGaAlAs)、インジウムガリウム砒素リン化物(InGaAsP)、インジウムリン化物(InP)、インジウムアルミニウム砒素(InAlAs)、アルミニウムガリウム砒素(AlGaAs)、アルミニウムガリウム窒化物(AlGaN)等であってよく、レーザービームLの波長に応じて選択され得る。絶縁材料は、酸化物または窒化物であることができ、例えば酸化シリコン、酸化チタン、酸化アルミニウムなど、本発明は限定しない。例として、第2の反射層13を構成することができる複数対の膜層があり、各対の膜層は、酸化チタン層と酸化シリコン層、シリコン層と酸化アルミニウム層、または酸化チタン層と酸化アルミニウム層となることができ、これは生成するレーザービームLの波長に応じて決定される、本発明は限定しない。 Also, in this embodiment, the second reflective layer 13 is disposed on the current propagation layer 17 together with the second electrode layer 16. Furthermore, the second reflective layer 13 is located within the opening 16H defined by the second electrode layer 16. In other words, the second electrode layer 16 in this embodiment surrounds the second reflective layer 13. It should be noted that in this embodiment, the material constituting the second reflective layer 13 may include a semiconductor material, an insulating material, or a combination thereof. The present invention does not limit whether the semiconductor material is an intrinsic semiconductor material or a doped semiconductor material. For example, the semiconductor material may be, for example, silicon, indium gallium aluminum arsenide (InGaAlAs), indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP), indium phosphide (InP), indium aluminum arsenide (InAlAs), aluminum gallium arsenide (AlGaAs), aluminum gallium nitride (AlGaN), etc., and may be selected according to the wavelength of the laser beam L. The insulating material can be an oxide or a nitride, such as silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, etc., but the present invention is not limited thereto. For example, there are a number of pairs of film layers that can constitute the second reflective layer 13, and each pair of film layers can be a titanium oxide layer and a silicon oxide layer, a silicon layer and an aluminum oxide layer, or a titanium oxide layer and an aluminum oxide layer, which is determined according to the wavelength of the laser beam L to be generated, but the present invention is not limited thereto.

[第4の実施形態]
図4を参照されたい。図4は、本發明の第4の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。本実施形態の面発光レーザー装置Z4と第1の実施形態の面発光レーザー装置Z1の同一の部品は同一の番号が与えられ、同一の部分は重複して説明しない。電流制限層14は活性発光層12と第1の反射層11の間に位置する。具体的には、本実施形態において、電流制限層14は第1の反射層11内に埋め込まれ、活性発光層12に接続される。また、電流制限層14は本質半導体層であり、そのエネルギーバンドギャップは0.8eV超えかつ1.4eV未満、または2.3eV超えである。
[Fourth embodiment]
Please refer to Fig. 4. Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a fourth embodiment of the present invention. The same parts of the surface-emitting laser device Z4 of this embodiment and the surface-emitting laser device Z1 of the first embodiment are given the same numbers, and the same parts will not be described repeatedly. The current limiting layer 14 is located between the active light-emitting layer 12 and the first reflective layer 11. Specifically, in this embodiment, the current limiting layer 14 is embedded in the first reflective layer 11 and connected to the active light-emitting layer 12. In addition, the current limiting layer 14 is an intrinsic semiconductor layer, and its energy band gap is more than 0.8 eV and less than 1.4 eV, or more than 2.3 eV.

[第5の実施形態]
図5を参照されたい。図5は、本発明の第5の実施形態の面発光レーザー装置の断面模式図である。本実施形態の面発光レーザー装置Z5と第3実施形態の面発光レーザー装置Z3の同一の部品は同一の番号が与えられ、同一の部分は重複して説明しない。本実施形態において、電流制限層14は第1の反射層11内に埋め込まれるが、活性発光層12には接続されない。より好適な実施形態において、電流制限構造14の位置は活性発光層12に近く、ベース10から遠くなる。
[Fifth embodiment]
Please refer to Fig. 5. Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of a surface-emitting laser device according to a fifth embodiment of the present invention. The same parts of the surface-emitting laser device Z5 of this embodiment and the surface-emitting laser device Z3 of the third embodiment are given the same numbers, and the same parts will not be described repeatedly. In this embodiment, the current limiting layer 14 is embedded in the first reflective layer 11, but is not connected to the active light-emitting layer 12. In a more preferred embodiment, the position of the current limiting structure 14 is close to the active light-emitting layer 12 and far from the base 10.

なお、本実施形態の電流制限層14は、本質半導体層、ドープされた半導体層、或いはその組合を含むことができる。電流制限層14がドープされた半導体層である場合、電流制限層14は、第1の反射層11と逆の導電型を有する。例えば、第1の反射層11がN型である場合、電流制限層14はP型である。第1の反射層11がP型である場合、電流制限層14はN型である。 Note that the current limiting layer 14 in this embodiment may include an intrinsic semiconductor layer, a doped semiconductor layer, or a combination thereof. When the current limiting layer 14 is a doped semiconductor layer, the current limiting layer 14 has an opposite conductivity type to that of the first reflective layer 11. For example, when the first reflective layer 11 is N-type, the current limiting layer 14 is P-type. When the first reflective layer 11 is P-type, the current limiting layer 14 is N-type.

電流制限層14は、第1の反射層11を上部と下部に区分することができる。上部は電流制限層14と活性発光層12との間に位置し、下部はベース10と電流制限層14との間に位置する。これにより、電流制限層14と第1の反射層11の間には2つのPN接合が形成される。さらに、電流制限層14と第1の反射層11の上部は、ツェナーダイオード(Zener diode)を共同で形成することができ、これは電流が流れる領域を定義するだけでなく、面発光レーザー装置Z5に静電保護を提供することもできる。 The current limiting layer 14 can divide the first reflective layer 11 into an upper and lower portion. The upper portion is located between the current limiting layer 14 and the active light emitting layer 12, and the lower portion is located between the base 10 and the current limiting layer 14. This forms two PN junctions between the current limiting layer 14 and the first reflective layer 11. Furthermore, the current limiting layer 14 and the upper portion of the first reflective layer 11 can jointly form a Zener diode, which not only defines an area through which current flows, but also provides electrostatic protection for the surface emitting laser device Z5.

第1の電極層15と第2の電極層16を通じて面発光レーザー装置Z5にバイアスを加えるとき、ツェナーダイオードには逆偏圧がかかるが、パンチスルーは発生しない。このため、ツェナーダイオードは導通せず、電流は電流制限層14を迂回して、バウンダリーホール14Hだけを通過することになる。これにより、活性発光層12への電流注入密度が増加する。 When a bias is applied to the surface-emitting laser device Z5 through the first electrode layer 15 and the second electrode layer 16, a reverse bias voltage is applied to the Zener diode, but punch-through does not occur. Therefore, the Zener diode does not conduct, and the current bypasses the current limiting layer 14 and passes only through the boundary hole 14H. This increases the current injection density into the active light-emitting layer 12.

しかし、静電放電が発生する場合、静電電流が正の場合でも負の場合でも、ツェナーダイオードは導通し、大部分の静電電流は電流制限層14を通過し、バウンダリーホール14Hを通過しない。前述の通り、電流制限層14の平面視の面積の占有率はバウンダリーホール14Hの平面視の面積占有率よりも大きい。ツェナーダイオードが導通すると、活性発光層12を流れる静電電流は分散され、電流密度が低減する。これにより、活性発光層12の破損を防ぐことができる。したがって、電流制限層14の材料が、ドープされた半導体であり、第1の反射層11と共にツェナーダイオードを形成する場合、電流チャネルを定義するだけでなく、面発光レーザー装置Z5に対する静電放電保護を提供し、信頼性を向上させることができる。 However, when electrostatic discharge occurs, whether the electrostatic current is positive or negative, the Zener diode conducts, and most of the electrostatic current passes through the current limiting layer 14 and does not pass through the boundary hole 14H. As described above, the area occupancy rate of the current limiting layer 14 in a planar view is larger than the area occupancy rate of the boundary hole 14H in a planar view. When the Zener diode conducts, the electrostatic current flowing through the active light-emitting layer 12 is dispersed and the current density is reduced. This can prevent damage to the active light-emitting layer 12. Therefore, when the material of the current limiting layer 14 is a doped semiconductor and forms a Zener diode together with the first reflective layer 11, it can not only define a current channel, but also provide electrostatic discharge protection for the surface-emitting laser device Z5 and improve reliability.

別の実施形態において、電流制限層14は本質半導体層またはドープされた半導体層を含むことができ、本質半導体層はドープされた半導体層と第1の反射層11の上部との間に位置することもあり、上述の効果を達成することができる。 In another embodiment, the current limiting layer 14 can include an intrinsic semiconductor layer or a doped semiconductor layer, and the intrinsic semiconductor layer can be located between the doped semiconductor layer and the top of the first reflective layer 11, thereby achieving the above-mentioned effects.

図6を参照されたい。図6は、本発明の実施形態の面発光レーザー装置の製造方法のフローチャートである。ステップS10において、第1の反射層を形成する。ステップS20において、第1の反射層に活性発光層を形成する。ステップS30において、活性発光層に電流制限層を形成する。ここで、電流制限層は、バウンダリーホールを定義し、かつ電流制限層は、本質半導体層或いはドープされた半導体層を含む。ステップS40において、第2の反射層を形成する。ステップS50において、第1の電極層及び第2の電極層を形成する。 Please refer to FIG. 6. FIG. 6 is a flowchart of a method for manufacturing a surface-emitting laser device according to an embodiment of the present invention. In step S10, a first reflective layer is formed. In step S20, an active light-emitting layer is formed on the first reflective layer. In step S30, a current-limiting layer is formed on the active light-emitting layer, where the current-limiting layer defines a boundary hole, and includes an intrinsic semiconductor layer or a doped semiconductor layer. In step S40, a second reflective layer is formed. In step S50, a first electrode layer and a second electrode layer are formed.

なお、本発明の実施形態が提供する面発光レーザー装置の製造方法は、第1から第3の実施形態における面発光レーザー装置Z1-Z5を製造するために使用できるということである。図5から図10を参照し、第1の実施形態の面発光レーザー装置Z1を製造する例として説明する。 The method for manufacturing a surface-emitting laser device provided by the embodiment of the present invention can be used to manufacture the surface-emitting laser devices Z1-Z5 in the first to third embodiments. An example of manufacturing the surface-emitting laser device Z1 of the first embodiment will be described with reference to Figures 5 to 10.

図7に示すように、ベース10に第1の反射層11を形成する。詳しくは、第1の反射層11はベース10のエピタキシャル面10a上に形成される。ベース10の材料は前述した通りであり、ここでは重複しない。ベース10は、第1の反射層11と同じ導電型を有してもよい。 As shown in FIG. 7, a first reflective layer 11 is formed on the base 10. More specifically, the first reflective layer 11 is formed on the epitaxial surface 10a of the base 10. The material of the base 10 is as described above and is not repeated here. The base 10 may have the same conductivity type as the first reflective layer 11.

図8に示すように、第1の反射層11に活性発光層12を形成する。第1の反射層11に複数のトラップ層と複数のバリア層を交互に形成することで、活性発光層12を形成できる。特定の実施形態において、第1の反射層11と活性発光層12は、ベース10のエピタキシャル面10aに化学気相堆積法によって形成できる。 As shown in FIG. 8, the active light-emitting layer 12 is formed on the first reflective layer 11. The active light-emitting layer 12 can be formed by alternately forming multiple trap layers and multiple barrier layers on the first reflective layer 11. In a specific embodiment, the first reflective layer 11 and the active light-emitting layer 12 can be formed on the epitaxial surface 10a of the base 10 by chemical vapor deposition.

図9及び図10を参照して、活性発光層12に電流制限層14を形成する詳細なステップを示す。具体的には、まず初期半導体層14Aを前記活性発光層に形成する。初期半導体層14Aは、本質半導体層、ドープされた半導体層、またはその組合せを含むことができる。その後、図10を参照して、本実施形態において、初期半導体層14Aにバウンダリーホール14Hを形成し、一部の活性発光層12を露出させてもよい。さらに、エッチングプロセスを通じて、初期半導体層14Aにバウンダリーホール14Hを形成することができる。 9 and 10, detailed steps of forming a current limiting layer 14 in the active light emitting layer 12 are shown. Specifically, an initial semiconductor layer 14A is first formed in the active light emitting layer. The initial semiconductor layer 14A may include an intrinsic semiconductor layer, a doped semiconductor layer, or a combination thereof. Then, referring to FIG. 10, in this embodiment, a boundary hole 14H may be formed in the initial semiconductor layer 14A to expose a portion of the active light emitting layer 12. Furthermore, the boundary hole 14H may be formed in the initial semiconductor layer 14A through an etching process.

図11を参照して、電流制限層14及び活性発光層12に第2の反射層13が形成される。具体的には、第2の反射層13を形成する際に、第2の反射層13の一部がバウンダリーホール14H内に充填され、活性発光層12と接続される。 Referring to FIG. 11, a second reflective layer 13 is formed on the current limiting layer 14 and the active light-emitting layer 12. Specifically, when the second reflective layer 13 is formed, a portion of the second reflective layer 13 is filled into the boundary hole 14H and connected to the active light-emitting layer 12.

図12を参照して、ベース10の底面10bに第1の電極層15を形成し、第2の反射層13上に第2の電極層16を形成することで、本発明の第1の実施形態の面発光レーザー装置Z1を製造することができる。本実施形態において、第2の電極層16を形成する前に、電流伝搬層17及び保護層18を先に形成してもよい。 Referring to FIG. 12, the surface-emitting laser device Z1 of the first embodiment of the present invention can be manufactured by forming a first electrode layer 15 on the bottom surface 10b of the base 10 and forming a second electrode layer 16 on the second reflective layer 13. In this embodiment, the current propagation layer 17 and the protective layer 18 may be formed first before forming the second electrode layer 16.

なお、第2の実施形態の面発光レーザー装置Z2を製作する際、活性発光層12に第2の反射層13の一部を先に形成し、その後、電流制限層14にバウンダリーホール14Hを有するように形成するようにしてもよい。次に、電流制限層14に第2の反射層13の別の部分を形成する。 When manufacturing the surface-emitting laser device Z2 of the second embodiment, a part of the second reflective layer 13 may first be formed on the active light-emitting layer 12, and then the current limiting layer 14 may be formed to have a boundary hole 14H. Next, another part of the second reflective layer 13 is formed on the current limiting layer 14.

図13を参照して、このステップは図10のステップに続く。本発明の実施形態の製造方法は、さらに、電流制限層14に電流注入層19を形成するステップを含む。本実施形態において、電流注入層19を形成するステップは、第2の反射層13を形成するステップの前に実行される。図13に示すように、電流注入層19は、電流制限層14のバウンダリーホール14H内に形成され、活性発光層12と連接される。その後、電流注入層19に電流伝搬層17及び第2の反射層13を形成する。 Referring to FIG. 13, this step follows the step of FIG. 10. The manufacturing method of the embodiment of the present invention further includes a step of forming a current injection layer 19 in the current limiting layer 14. In this embodiment, the step of forming the current injection layer 19 is performed before the step of forming the second reflective layer 13. As shown in FIG. 13, the current injection layer 19 is formed in the boundary hole 14H of the current limiting layer 14 and is connected to the active light-emitting layer 12. Then, a current propagation layer 17 and a second reflective layer 13 are formed in the current injection layer 19.

図14を参照して、基材10の底面10bに第1の電極層15を形成し、電流伝搬層17上に第2の電極層16を形成することで、第2の電極層16を電流注入層19と電気的に連接させる。また、第2の電極層16は、バウンダリーホール14Hに対応する開口部16Hを有し、第2の反射層13を囲むように配置される。言い換えれば、第2の反射層13は、第2の電極層16が定義する開口部16H内に位置する。特定の実施形態において、電流伝搬層17を形成した後、先に第2の反射層13を形成し、その後、第2の電極層16を形成することができる。別の実施形態においては、第2の反射層13と第2の電極層16の形成ステップを入れ替えることも可能である。以上のステップを実行することで、第3の実施形態の面発光レーザー装置Z3を製作することができる。 Referring to FIG. 14, the first electrode layer 15 is formed on the bottom surface 10b of the substrate 10, and the second electrode layer 16 is formed on the current propagation layer 17, so that the second electrode layer 16 is electrically connected to the current injection layer 19. The second electrode layer 16 has an opening 16H corresponding to the boundary hole 14H and is disposed so as to surround the second reflective layer 13. In other words, the second reflective layer 13 is located within the opening 16H defined by the second electrode layer 16. In a specific embodiment, after the current propagation layer 17 is formed, the second reflective layer 13 can be formed first, and then the second electrode layer 16 can be formed. In another embodiment, the steps of forming the second reflective layer 13 and the second electrode layer 16 can be interchanged. By performing the above steps, the surface-emitting laser device Z3 of the third embodiment can be manufactured.

説明すべきは、第4の実施形態の面発光レーザー装置Z4を製造する際に、電流制限層14を成形するステップ(S30)は、活性発光層12を成形するステップ(S20)の前に実施することもできる。第5の実施形態の面発光レーザー装置Z5を製造する際には、まず第1の反射層11の下部を形成し、次いでバウンダリーホール14Hを有する電流制限層14を形成するようにしてもよい。その後、電流制限層14上に、第1の反射層11の上部を再成長(regrowth)する。 It should be noted that when manufacturing the surface-emitting laser device Z4 of the fourth embodiment, the step of forming the current limiting layer 14 (S30) can be performed before the step of forming the active light-emitting layer 12 (S20). When manufacturing the surface-emitting laser device Z5 of the fifth embodiment, the lower part of the first reflective layer 11 can be formed first, and then the current limiting layer 14 having the boundary hole 14H can be formed. After that, the upper part of the first reflective layer 11 is regrown on the current limiting layer 14.

[実施形態の有益な効果]
本発明の1つの有益な効果は、本発明が提供する面発光レーザー装置及びその製造方法において、電流制限層14が半導体層であり、そのエネルギーバンドギャップが0.8eV以上かつ1.4eV以下、または2.3eV以上である技術方案を通じて、面発光レーザー装置Z1~Z5の内部応力を減少させ、面発光レーザー装置Z1~Z5がより良い発光効率及び高い信頼性(reliability)を有することができる。
[Beneficial Effects of the Embodiments]
One beneficial effect of the present invention is that in the surface-emitting laser device and the manufacturing method thereof provided by the present invention, the current limiting layer 14 is a semiconductor layer, and through the technical solution in which the energy band gap is 0.8 eV or more and 1.4 eV or less, or 2.3 eV or more, the internal stress of the surface-emitting laser devices Z1 to Z5 can be reduced, and the surface-emitting laser devices Z1 to Z5 can have better light-emitting efficiency and high reliability.

さらに詳述すると、第1の反射層11、電流制限層14、活性発光層12及び第2の反射層13は全て半導体材料で構成されているため、熱膨張係数の差異が小さい。これにより、面発光レーザー装置Z1-Z5がアニール処理後に熱膨張係数の差異によって破裂するのを防ぐことができ、製造歩留りを高める。また、適切に電流制限層14の半導体材料を選ぶことで、電流制限層14と活性発光層12の間、または電流制限層14と第2の反射層13、あるいは電流注入層19との間で、低い格子不整合度を持たせることができ、面発光レーザー装置Z1~Z5の内部応力を減少させる。それにより、面発光レーザー装置Z1~Z5は更に高い信頼性を持つことができる。 More specifically, the first reflective layer 11, the current limiting layer 14, the active light-emitting layer 12, and the second reflective layer 13 are all made of semiconductor materials, so the difference in thermal expansion coefficient is small. This makes it possible to prevent the surface-emitting laser devices Z1-Z5 from bursting due to the difference in thermal expansion coefficient after annealing, thereby increasing the manufacturing yield. In addition, by appropriately selecting the semiconductor material of the current limiting layer 14, it is possible to provide a low lattice mismatch between the current limiting layer 14 and the active light-emitting layer 12, or between the current limiting layer 14 and the second reflective layer 13, or between the current injection layer 19, thereby reducing the internal stress of the surface-emitting laser devices Z1-Z5. This allows the surface-emitting laser devices Z1-Z5 to have even higher reliability.

本発明実施形態の面発光レーザー装置Z1~Z5においては、酸化層を使用する必要がないため、面発光レーザー装置Z1~Z5の製造過程で側方酸化のステップを省略することもできる。さらに、本発明実施形態の面発光レーザー装置Z1~Z5では側方溝を形成する必要もない。これにより、面発光レーザー装置Z1~Z5の製造流程をさらに簡素化し、製造コストを低減することができる。また、側方酸化を行う際に、面発光レーザー装置Z1~Z5の内部が水蒸気によって侵され、その出光特性に影響を与えることも防ぐことができる。したがって、本発明実施形態の面発光レーザー装置Z1-Z5は更に高い信頼性を持つことができる。 In the surface-emitting laser devices Z1 to Z5 of the embodiment of the present invention, since there is no need to use an oxide layer, the lateral oxidation step can be omitted in the manufacturing process of the surface-emitting laser devices Z1 to Z5. Furthermore, there is no need to form lateral grooves in the surface-emitting laser devices Z1 to Z5 of the embodiment of the present invention. This further simplifies the manufacturing process of the surface-emitting laser devices Z1 to Z5 and reduces manufacturing costs. In addition, when performing lateral oxidation, it is possible to prevent the inside of the surface-emitting laser devices Z1 to Z5 from being invaded by water vapor, which would affect the light output characteristics. Therefore, the surface-emitting laser devices Z1-Z5 of the embodiment of the present invention can have even higher reliability.

また、電流制限層14が第1の反射層11または第2の反射層13と共にツェナーダイオードを形成する場合、電流の経路を制限するだけでなく、面発光レーザー装置Z1~Z5に対して静電放電の保護を提供することもできる。 In addition, when the current limiting layer 14 forms a Zener diode together with the first reflective layer 11 or the second reflective layer 13, it not only limits the current path but also provides electrostatic discharge protection for the surface-emitting laser devices Z1 to Z5.

以上に開示される内容は本発明の好ましい実施可能な実施例に過ぎず、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではないので、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。 The contents disclosed above are merely preferred possible embodiments of the present invention and do not limit the scope of the claims of the present invention. Therefore, all equivalent technical modifications made based on the contents of the specification and accompanying drawings of the present invention are intended to be included in the scope of the claims of the present invention.

Z1-Z5:面発光レーザー装置
L:レーザービーム
10:ベース
10a:エピタキシャル面
10b:底面
11:第1の反射層
12:活性発光層
13:第2の反射層
14:電流制限層
14H:バウンダリーホール
15:第1の電極層
16:第2の電極層
16H:開口部
A1:発光領域
17:電流伝搬層
18:保護層
19:電流注入層
14A:初期半導体層
S10~S50:ステップ
Z1-Z5: Surface emitting laser device L: Laser beam 10: Base 10a: Epitaxial surface 10b: Bottom surface 11: First reflective layer 12: Active light emitting layer 13: Second reflective layer 14: Current limiting layer 14H: Boundary hole 15: First electrode layer 16: Second electrode layer 16H: Opening A1: Light emitting region 17: Current propagation layer 18: Protective layer 19: Current injection layer 14A: Initial semiconductor layers S10 to S50: Steps

Claims (9)

第1の反射層、活性発光層、第2の反射層及び電流制限層を含む、面発光レーザー装置であって、
前記活性発光層は前記第1の反射層と前記第2の反射層の間に位置し、レーザービームを生成する構成され、
前記電流制限層は、前記活性発光層の上方又は下方に位置し、前記電流制限層は半導体層であり、前記電流制限層のエネルギーバンドギャップは0.8eV超えかつ1.4eV未満、または2.3eVより大きいである、
ことを特徴とする、面発光レーザー装置。
1. A surface emitting laser device comprising a first reflective layer, an active light emitting layer, a second reflective layer and a current limiting layer,
the active light-emitting layer is located between the first reflective layer and the second reflective layer and configured to generate a laser beam;
the current limiting layer is located above or below the active light emitting layer, the current limiting layer is a semiconductor layer, and the energy band gap of the current limiting layer is greater than 0.8 eV and less than 1.4 eV, or greater than 2.3 eV;
A surface emitting laser device comprising:
前記電流制限層は前記第2の反射層内に位置し、且つ前記第2の反射層を構成する材料と前記半導体層との間の格子不整合度は0.1%より小さく、前記電流制限層の厚さは少なくとも30nmであり、前記電流制限層を構成する材料は、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化インジウムアルミニウム(AlInP)、リン化インジウムガリウム(InGaP)、リン化アルミニウムガリウム(AlGaP)、ヒ素化アルミニウムガリウム(AlGaAs)またはヒ素化アルミニウム(AlAs)である、請求項1に記載の面発光レーザー装置。 The surface-emitting laser device according to claim 1, wherein the current limiting layer is located within the second reflecting layer, and the lattice mismatch between the material constituting the second reflecting layer and the semiconductor layer is less than 0.1%, the thickness of the current limiting layer is at least 30 nm, and the material constituting the current limiting layer is aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InGaN), gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), indium aluminum phosphide (AlInP), indium gallium phosphide (InGaP), aluminum gallium phosphide (AlGaP), aluminum gallium arsenide (AlGaAs), or aluminum arsenide (AlAs). 前記活性発光層は、複数のトラップ層及び複数のバリア層が交替に積層され、前記トラップ層のエネルギーバンドギャップは、前記電流制限層のエネルギーバンドギャップより小さい、請求項1に記載の面発光レーザー装置。 The surface-emitting laser device of claim 1, wherein the active light-emitting layer is formed by alternately stacking a plurality of trap layers and a plurality of barrier layers, and the energy band gap of the trap layers is smaller than the energy band gap of the current limiting layer. 電流注入層をさらに備え、
前記電流注入層の一部は、前記電流制限層のバウンダリーホール内に充填され、前記第2の反射層は前記電流注入層の上方に位置し、前記電流制限層は、前記電流注入層内に位置し、前記電流制限層は本質半導体層であるか、または前記電流注入層とは逆の導電型を有する、請求項1に記載の面発光レーザー装置。
Further comprising a current injection layer;
2. The surface-emitting laser device of claim 1, wherein a portion of the current injection layer is filled in a boundary hole of the current limiting layer, the second reflective layer is located above the current injection layer, the current limiting layer is located within the current injection layer, and the current limiting layer is an intrinsic semiconductor layer or has an opposite conductivity type to that of the current injection layer.
前記電流制限層は前記第2の反射層内に位置し、前記活性発光層とは接続されておらず、前記電流制限層は本質半導体層であるか、または前記第2の反射層とは逆の導電型を有し、前記電流制限層は、前記第1の反射層内に位置し、前記活性発光層とは接続されておらず、前記電流制限層は本質半導体層であるか、または前記第1の反射層とは逆の導電型を有する、請求項1に記載の面発光レーザー装置。 The surface-emitting laser device according to claim 1, wherein the current limiting layer is located within the second reflecting layer, is not connected to the active light-emitting layer, and is an intrinsic semiconductor layer or has an opposite conductivity type to the second reflecting layer, and the current limiting layer is located within the first reflecting layer, is not connected to the active light-emitting layer, and is an intrinsic semiconductor layer or has an opposite conductivity type to the first reflecting layer. 第1の反射層、活性発光層、第2の反射層、及び電流制限層を備える、面発光レーザー装置であって、
前記活性発光層は前記第1の反射層及び前記第2の反射層の間に位置し、レーザービームを生成するように構成され、
前記電流制限層は前記第1の反射層内または前記第2の反射層内に位置し、少なくとも一つのドープされた半導体層を含み、
前記電流制限層が前記第1の反射層内に位置する場合、前記ドープされた半導体層は前記第1の反射層と逆の導電型を有し、
前記電流制限層が前記第2の反射層内に位置する場合、前記ドープされた半導体層は前記第2の反射層と逆の導電型を有する、面発光レーザー装置。
1. A surface emitting laser device comprising a first reflective layer, an active light emitting layer, a second reflective layer, and a current limiting layer,
the active light-emitting layer is located between the first reflective layer and the second reflective layer and is configured to generate a laser beam;
the current limiting layer is located within the first reflective layer or the second reflective layer and includes at least one doped semiconductor layer;
When the current limiting layer is located within the first reflective layer, the doped semiconductor layer has an opposite conductivity type to the first reflective layer;
2. A surface emitting laser device, wherein when the current limiting layer is located within the second reflective layer, the doped semiconductor layer has an opposite conductivity type to that of the second reflective layer.
第1の反射層を形成し、
前記第1の反射層に活性発光層を形成し、
電流制限層を形成し、かつ、前記電流制限層はバウンダリーホールを定義し、前記電流制限層は本質半導体層またはドープされた半導体層を含み、
第2の反射層を形成する、
ことを特徴とする、面発光レーザー装置の製造方法。
forming a first reflective layer;
forming an active light-emitting layer on the first reflective layer;
forming a current limiting layer, the current limiting layer defining a boundary hole, the current limiting layer including an intrinsic semiconductor layer or a doped semiconductor layer;
forming a second reflective layer;
A method for manufacturing a surface emitting laser device.
前記電流制限層を形成する際はさらに、前記活性発光層に初期半導体層を形成し、前記初期半導体層内に前記バウンダリーホールを形成し、前記活性発光層の一部を露出させ、
前記第2の反射層を形成する後に、前記第2の反射層の一部が前記バウンダリーホール内に填入される、請求項7に記載の面発光レーザー装置の製造方法。
When forming the current limiting layer, an initial semiconductor layer is formed on the active light emitting layer, the boundary hole is formed in the initial semiconductor layer, and a part of the active light emitting layer is exposed;
8. The method for manufacturing a surface-emitting laser device according to claim 7, wherein after the second reflective layer is formed, a part of the second reflective layer is filled into the boundary hole.
前記第2の反射層を形成する前に、前記電流制限層に電流注入層を形成し、前記電流注入層の一部が前記バウンダリーホール内に填入され、
前記面発光レーザー装置の製造方法はさらに、第1の電極層及び第2の電極層を形成し、かつ、前記第1の電極層は前記第1の反射層に電気的に接続され、前記第2の電極層は前記第2の反射層を囲むように前記電流注入層に電気的に接続され、
前記第2の電極層は、発光領域を定義するための開口部を有し、前記開口部は前記バウンダリーホールに対応する、請求項8に記載の面発光レーザー装置の製造方法。
forming a current injection layer on the current limiting layer before forming the second reflective layer, and a portion of the current injection layer is filled in the boundary hole;
The method for manufacturing the surface-emitting laser device further includes forming a first electrode layer and a second electrode layer, the first electrode layer being electrically connected to the first reflecting layer, and the second electrode layer being electrically connected to the current injection layer so as to surround the second reflecting layer;
9. The method for manufacturing a surface-emitting laser device according to claim 8, wherein the second electrode layer has an opening for defining a light-emitting region, the opening corresponding to the boundary hole.
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